基于调速法的交叉航路空域复杂度研究

目前基于航空器架次的空域容量评估方法很难映射出交通态势、扇区结构及管制员负荷之间复杂关系,采用复杂度评估空域系统运行能力是当前空中交通管理领域的研究热点。本文基于空域复杂度评估方法中的扰动分析思想,根据扇区实际运行中交叉航路、航班流随机到达等实际情况,建立扇区-航班流模型,采用调速法进行飞行冲突探测与解脱,进而定义交叉航路扇区空域复杂度计算方法,设计了瞬时和平均空域复杂度可视化表示方法,对预测和降低空域复杂度提供支持。仿真结果表明,该方法与基于航空器架次的评估模型相比更能反映出扇区交通态势微观特征,向空中交通管理提供了决策支持工具。     

基于地面安全约束的无人机航路规划研究（英文）

随着无人机数量和飞行时间的快速增长,由无人机飞行风险引起的安全事故也逐渐增多。安全航路规划是在战略层面降低无人机运行风险的有效手段。考虑无人机航路的安全代价,基于地面风险评估提出了一种无人机安全航路规划模型。将航路下方区域栅格化处理,以每飞行小时地面人员伤亡率为量化指标,定义各栅格安全系数,并根据栅格安全系数构造航路安全代价函数。建立了兼顾航路安全性和飞行距离的总代价函数,并通过改进蚁群算法进行航路规划。模型的有效性通过城市空域物流无人机航路规划进行验证。结果表明,考虑地面安全约束的航路规划模型在无人机总飞行时间增加不大的情况下,能显著提高航路的整体安全性。     

连续下降运行中的飞行冲突预测与解脱算法

针对连续下降运行（Continuous descent operation,CDO）中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹（Four-dimensional trajectory,4DT）预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角（Descent path angle,DPA）为优化变量,基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱,分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明,给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比,20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架,空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0,即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行,提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。     

城市低空航路规划研究综述

随着低空空域开放进程的不断加速,低空航路规划的重要性逐渐显现。航路作为航空器运行的主要媒介,可以保证航空器安全高效的运行。当前,为解决尚未统一的低空航路划设规范与日益增长的低空航空器运行需求之间的矛盾,必须针对复杂低空空域环境特点,构建完备、合理的低空航路规划体系。首先,从城市低空航路规划的相关概念和发展历程出发,重点梳理航路相关概念;其次,基于中国空域管理特点与未来低空发展趋势,融合空域规划、基础设施建设、航路构建、运行评估等多方面的理论研究,提出城市低空航路规划框架体系;最后,剖析城市低空航路规划所面临的挑战与机遇,为未来城市低空航路构建提供参考和支撑。     

基于大圆航线的RNAV航路规划

目前,航空公司在进行飞行计划的制定时,全部采用航行情报资料标注的航线网络数据,而航线网络数据是基于导航台的等角多圆锥投影得到的等角航线要素。装载有区域导航(RNAV)计算机的飞机在航行过程中采用的航线模型是简化的大圆航线。由于地空采用的航线模型不同,导致运营计划数据和实际飞行数据产生误差。利用大圆航线计算模型重新规划航路,将航路点调整到起飞机场与着陆机场构成的大圆航线上,不但降低了运营计划数据和实际飞行数据之间的误差,而且可以缩短航程,提高航空公司的运营效益。经计算,从白云机场至洛杉矶机场,调整航路点纬度以后航线距离缩短至11 728．9 km,比目前的飞行距离缩短 295．5 km,约2．46％。     

基于复杂网络模型的航路网络特性分析（英文）

航路网络是航空运输的基本载体,挖掘其特征对航空运行效率的提高有显著意义。以2018年中国大陆1 479个航路点组成的航路网络为研究对象,结合空域结构、交通流特征以及交通流支配关系等,从复杂网络视角构建了物理航路网络、无向航路交通网络、有向航路交通网络,以及基于交通流支配关系的有向航路交通网络等4个网络模型。基于典型网络测度指标统计了不同网络的拓扑特征,并分析了典型测度指标在不同网络中所展现的差异特征,进而提出了测度指标的综合指数概念。统计结果表明,航路网络在交通流的影响下展现了更丰富的异质性,节点间的关系并不对称,不同网络中的指标分布特征有明显差异。测度指标综合指数和交通量水平的对比分析表明,某些航路点不但在多个测度指标的综合指数中有较大值且交通量繁忙;某些航路点虽然在多个测度指标的综合指数中有较大的值,但交通量不繁忙;还有一些航路点只在某一特定指标的综合指数中比较突出。为反映航路点的综合重要程度,采用K-means方法基于度综合指数、介数综合指数、接近度综合指数将航路点的重要性划分为3个级别,交通量、机场数量、航班延误等的统计结果验证了分级结果的合理性。     

无人机航路规划研究

无人机航路规划的目的是无人机具有对象复杂任务进行快速规划重规划的能力，其中快速而有效的重规划尤其重要。在无人机飞行任务过程中，无人机需要根据局部地形、地貌、威胁等信息以及飞机本身机动能力的限制，实时地计算出飞行航路，并跟踪该航路完成了飞行任务。本文通过比较各种算法在航路规划应用中的优劣性，提出了Dynapath（动态规划）算法在无人机航路规划中的应用，给出了仿真结果。仿真结果表明：Dy-napath算法生成的最优参考航路基本上满足无人机任务飞行的要求，获得了良好的飞行品质。     

空域容量评估的理论与方法研究综述

针对目前对空域容量评估理论和方法的研究，本文从机场终端区容量评估、航路扇区容量评估、区域容量评估方面进行阐述，介绍国内外相关研究现状，然后结合各空域容量的限制约束及影响因素，分析比较容量评估的方法和工具，总结得出空域容量评估的未来趋势以及对我国空域容量评估的发展启示。     

通用飞机一发失效飞行性能分析

随着国家对通用航空发展一系列政策的出台,我国通用航空势必迎来迅速发展的好时机。国家对低空空域的逐渐开放,通用航空飞行安全问题也逐渐突显。本文主要针对通用机场选址阶段飞行性能中的单发性能进行了分析,并以Y-12F飞机为例,对一发失效情况下的起飞距离、着陆距离、起飞爬升梯度以及航路上的单发实用升限等性能进行了分析。     

飞院川内航线网络优化浅析

对中国民用航空飞行学院（以下简称飞院）当前的训练能力进行分析,并结合空域规划知识,在飞院川内原有大三角航线的基础上,增加阆中机场,划设出新的航线,使得阆中机场与原有的四个机场的航线更好地衔接起来。同时,对原有的低空仪表转场训练高度进行重新配备,并对部分航线做出调整。     

SR20飞机航路爬升性能飞行试验研究

航路爬升能力是表征飞机性能的重要指标。采用最佳爬升率进行航路爬升,将显著提高爬升效率,缩短爬升时间,快速到达目标高度,充分利用空域资源。飞机制造商应按照民用航空适航规章条款进行飞行试验及数据处理,经型号合格审查组批准后,将性能参数列入飞行手册中。本文通过规章标准相关咨询通告中推荐的方法,对SR20飞机的航路爬升开展飞行试验研究,完整地展示了试飞动作、数据处理、结果分析的全过程,为掌握该型飞机的性能、开展日常教学活动以及实施试飞培训提供参考和借鉴。     

考虑航班重分配的航班计划网络鲁棒性评估

为提升航班计划的鲁棒性,提出基于航班重分配策略的航班计划网络鲁棒性的评估方法。首先,提出航班计划网络的构建方法,分析航班计划网络的无标度和小世界特性。给出航班计划网络鲁棒性的定义,以及航班重分配策略,重分配方式包括延迟起飞、取消起飞和转移起飞。基于复杂网络理论,从功能和结构两方面构建鲁棒性指标,并进行综合计算。最后以2019年上半年我国航班计划为例,采用本文方法分别对随机攻击和蓄意攻击下每小时航班计划网络的鲁棒性进行动态计算,分析航班计划网络鲁棒性与攻击时段、攻击机场数量、容量损失率和指标权重的关系。结果显示,随机攻击下,攻击机场数在20以内时,航班计划鲁棒性变化不大。蓄意攻击下航班计划网络鲁棒性较随机攻击有大幅下降,尤其对于高峰时段内机场容量损失率达10%及以上时,鲁棒性下降更为明显,并挖掘出使网络综合效率下降较快的7个关键机场。不同权重设置对鲁棒性较差时段的识别影响较小。结果表明,本文方法能实现不同时段航班计划网络鲁棒性的动态评估,并能挖掘出对航班计划编制和实际运行具有重要意义的规律。     

基于复杂度分析的空域扇区划分

空中交通复杂度是对空域结构的客观衡量,是影响扇区规划的最主要因素之一。为了合理利用空域资源、提高空中交通运行效率,研究了基于复杂度分析的空域扇区划分问题。针对空域的内部结构与运行状态,深入分析扇区面积、航路结构、交叉点复杂性、机型混杂程度以及运行状态混合程度等影响因子的特性,建立了可量化计算的空中交通复杂度评估指标,定义了空中交通复杂度;基于空中交通复杂度来衡量管制员的工作负荷,以均衡管制员工作负荷为原则建立扇区规划模型,并采用生长算法进行求解。最后,选取珠江三角洲地区的空域进行实例分析,验证了本文扇区划分方法的有效性。     

终端区动态容量预测模型

为有效预测终端区动态容量,提出了一种危险天气影响下的动态容量预测模型。该模型根据危险天气预报概率的大小,将受影响空域的范围做区间化处理,认为危险天气预报概率大于70%的空域为完全避让空域,危险天气预报概率在70%以下的空域为可能避让空域。引入航班进离场优化排序和危险天气避让路径规划策略,以平均航班延误最小为目标,采用捕食搜索算法予以求解;并根据终端区实际容量评估的一般流程,运用仿真方法预测一定延误水平下的动态容量区间。以某机场终端区为例,验证了模型的有效性。     

固定翼无人机的4D无冲突航迹规划（英文）

基于4D航迹的运行(Four-dimensional trajectory-based operation,4D-TBO)有利于增强高效飞行的计划和执行,减少潜在冲突并解决即将出现的巨大航班需求。大多数与4D航迹规划有关的研究都集中在有人驾驶飞机上,而不是无人驾驶飞机(Unmanned aerial vehicle,UAV)。本文着重于为起飞前或飞行期间的固定翼无人机规划无冲突的4D航迹。文中提出了一种基于Tau理论的4D航迹生成技术,该技术将时间约束的飞行航路点纳入了飞行计划中。然后,通过粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法对4D航迹进行优化。仿真实验证明了所提出方法的有效性。     

高适应性低成本大型无人机导航与控制系统

设计的数字式导航与控制系统沿着高适应性低成本方向,综合考虑了大型高亚声速无人机可靠性和经济性,采用了起飞发射段控制律优化设计、高低空自适应变参技术和高性价比的组合导航策略.在保证飞行品质和降低系统成本的同时,扩宽了大型无人机的使用空域和地域范围.经过仿真试验和实际飞行验证,该系统控制飞机姿态稳定,定高效果好,飞行航迹与规划航路误差很小,系统的各项功能均得到实现,适应了"一个系统,多种平台"、"一种平台,多种用途"的大型无人机发展需要.     

Windows环境下的空中交通管制模拟训练系统

随着航空运输业的飞速发展,空中交通日趋繁忙,空中交通管制在保障飞行安全,提高空域、航路和机场利用率中扮演着重要角色。特别是近十年来,新航行系统逐步实施,管制设备大量更新,管制手段不断提高,对空中交通管制人员不仅在量上需求增加,而且在质上提出了更高要求,同时对民航各大空管局、民航院校的管制员培训条件和手段进行了更新,管制员管制技能的提高成为亟待解决的问题。     

民航芷江机场飞机人工增雨作业保障技术研究

通过研究分析民航芷江机场的基础保障、气象保障和空域保障能力,总结人工增雨作业飞行保障经验,结果表明:芷江机场存在机场净空差、通讯导航设备简单、机场跑道短、开放标准高等不足,对复杂气象条件的探测与分析能力有限,空域保障也存在不利因素,根据需求结合机场综合保障能力,适合使用空军"运-7"飞机作业,作业指挥需要注意当降水天气系统影响本场时出现低能见度概率大,起降飞行发生撞山撞高压线的安全风险高,易导致着陆时剧烈颠簸;应在保证本场达到目视飞行最低开放标准条件下,根据气象、空域条件科学设计人工增雨作业区域和飞行航线。     

基于进化算法的区域导航(RNAV)航路规划研究

本文采用进化算法,结合进化算法与区域导航航路规划的特点,提出了基于进化算法的区域导航航路规划问题。通过建立航路规划基本框架,进行航路编码、约束条件限制、初始种群设置等工作,然后依据选择机制建立新的航路链。     

基于有向元胞自动机复杂环境下直升机飞行路径规划研究

针对直升机在复杂环境飞行时,缺乏自动导航,飞行难度大的问题,提出基于有向元胞自动机的直升机飞行路径规划算法。在考虑直升机的飞行性能,限制区域的大小,飞行速度等限制条件下建立空域的网格模型,利用机载星基导航和定位系统生成精确的定位信息,建立有向元胞自动机运动规则,确定有向元胞自动机的运动方向,从而构建了直升机空中自动导航的算法,实例表明:基于该算法的仿真,在复杂环境中,直升机能够规避障碍物,自动生成飞行路径,有效提高直升机飞行安全。